共价键原子晶体课件

专题3微粒间作用力与物质性质第三单元共价键原子晶体化学键离子键共价键金属键一、共价键1、定义：2、成键微粒：3、成键本质：4、成键原因：原子间通过共用电子对所形成的化学键原子共用电子对不稳定要趋于稳定；体系能量降低5、成键的条件：

电负性相同或差值小的原子之间,且成键的原子最外层未达到饱和状态即成键原子有未成对电子6、存在范围：非金属单质、共价化合物、离子化合物7、影响共价键强弱的主要因素：键长（成键原子的核间距）一般键长越

，键能越

，共价键越

，分子就越

。短大牢固稳定8、共价化合物：相邻的原子之间只以共价键相连的化合物属于共价化合物。1、共价化合物中只含有共价键2、离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键3、含有共价键的物质是否一定是共价分子？元素的电负性相差小于1.7。非金属元素原子之间形成的化学键就是共价键。某些金属与非金属元素原子之间形成的化学键也是共价键。通过学习有关共价键的知识，我们已经知道下列问题答案：1、通常哪些元素的原子之间能形成共价键？2、如何用电子式表示共价分子的形成过程？H·+·ClHCl··············否。如NaOH4、两个氢原子是如何形成氢分子?问题探究一2个氢原子一定能形成氢分子吗？两个核外电子自旋方向相反的氢原子两个核外电子自旋方向相同的氢原子↑↑↑↓vrV：势能

r：核间距r0vr0r0V：势能r：核间距r0vr0r0V：势能

r：核间距r0vr0r0V：势能

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r：核间距教科书

P43

成键原子相互接近时，原子轨道发生

，自旋方向

的

电子形成

，两原子核间的电子密度

，体系的能量

。1、共价键形成的本质重叠相反未成对共用电子对增加降低二、共价键的形成2、共价键形成的条件A、有自旋方向相反的未成对电子

－电子配对原理B、原子轨道要实现最大程度的重叠

－最大重叠原理1、相距很远的两个自旋方向相反的H原子相互逐渐接近，在这一过程中体系能量将()A.先变大后变小B.先变小后变大

C.逐渐变小D.逐渐增大B2、下列不属于共价键的成键因素的是()

A.共用电子对在两核间高频率出现

B.共用的电子必须配对

C.成键后体系能量降低，趋于稳定

D.两原子核体积大小要适中D课堂练习4、下列微粒中原子最外层电子数均为8的是()A.PCl5B.NF3C.CO2D.BF33、下列说法正确的是()A.有共价键的化合物一定是共价化合物B.分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C.由共价键形成的分子一定是共价化合物D.只有非金属原子间才能形成共价键BBC5、

写出下列物质的电子式（1）Br2（2）CO2

（3）PH3（4）NaH（5）Na2O2问题探究二为什么F、O、N、C与H形成的简单化合物(HF

、H2O、NH3、CH4)中H原子数不等？

在成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子通常就只能形成几个共价键，所以在共价分子中每个原子形成共价键数目是一定的。三、共价键的特点1、具有饱和性形成的共价键数=未成对电子数例如：C－4、N－3、O－2、X－1、H－1（2）具有方向性p注：s轨道与s轨道形成的共价键无方向性在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会

的方向重叠成键，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会

，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越

。因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出

。最大越多牢固方向性1、头碰头重叠—σ键相互靠拢H·+H·H:Hs—s四、共价键的类型（一）σ键和π键H·+·Cl

HCl··············p—sp—p+Cl·+·Cl

Cl

Cl··························

σ键：原子轨道以“头碰头”方式互相重叠形成的共价键常见类型：s-s

、s-p

、p-p2、肩并肩重叠—π键电子云镜像对称π键：原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠而形成的共价键

σ键的常见类型有(1)s-s(2)s-p(2)p-p请指出下列分子σ键所属类型:A、HBr

B、NH3

C、F2

D、H2课堂练习s-ps-pp-ps-s问题探究三

氮气的化学性质很不活泼，通常很难与其它物质发生化学反应。请你写出氮分子的电子式和结构式，并分析氮分子中氮原子的轨道如何重叠形成化学键？zzyyxσNNπzπy中有一个σ

键，两个π键3、σ键和π键的比较σ键π键成键方向电子云形状牢固程度成键判断规律“头碰头”“肩并肩”轴对称镜像对称强度大，不易断裂强度较小易断裂共价单键是

键，共价双键中一个是

键，另一个是

键，共价三键中一个是

键，另两个为

键σσπσπ乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成？问题探究四乙烷：

个σ键乙烯：

个σ键、

个π键乙炔：

个σ键、

个π键75312乙烯分子中原子轨道重叠方式示意图乙炔分子中轨道重叠方式示意图问题探究五

请写出乙烯、乙炔与足量溴水发生加成反应的反应方程式。BrBrCCHHHHHHCHCH+Br–BrBrBrHBrCHCBr+2Br–Br思考：在乙烯、乙炔和溴发生的加成反应中，乙烯、乙炔分子断裂什么类型的共价键？π键

苯分子中的大π键教科书P46-47拓展视野共价键理论的发展(P45)路易斯价键理论现代价键理论（VB法）分子轨道理论（MO法）问题探究六根据氢原子和氟原子的核外电子排布，你知道F2和HF分子中形成的共价键有什么不同吗？根据元素电负性的强弱，你能判断F2和HF分子中共用电子对是否发生偏移吗？

p-p、s-p（二）极性键和非极性键1、非极性键：共用电子对不发生偏移的共价键条件：

两个成键原子吸引电子的能力

（电负性

）一般

元素之间形成的共价键为非极性键相同相同相同2、极性键：共用电子对发生偏移的共价键条件：

两个成键原子吸引电子的能力

（电负性

）一般

元素之间形成的共价键为极性键不相同不同不同种总结：

一般情况下，同种元素的原子之间形成

共价键，不同种元素的原子之间形成

共价键。非极性极性例如：N2NOCO2H2ONH3非极性极性

请指出下列物质中存在哪些化学键，若为共价键，请指出是极性键还是非极性键？课堂练习NaOHNa2O2H2O2NH4ClC2H6离子键、极性键离子键、非极性键极性键离子键、极性键极性键、非极性键3、在极性共价键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，共用电子对的偏移程度

，共价键的极性

。越大越大请比较下列极性键的极性强弱：

F－H、O－H、N－H、C－H思考：在HF和HCl中，共用电子对的偏移程度是否相同？1、下列分子中含有非极性键的共价化合物是（）A.F2B.C2H2C.Na2O2D.NH3E.C2H6F.H2O2G.CO2BEF2、关于乙醇分子的说法正确的是（）

A.分子中共含有8个极性键

B.分子中不含非极性键

C.分子中只含σ键

D.分子中含有1个π键C课堂练习问题探究七在水溶液中，NH3能与H+结合生成NH4+。请用电子式表示NH3形成过程以及NH3和H+形成NH4+的过程并讨论NH3和H+是如何形成NH4+

的？思考：氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能与氢离子结合？H+

氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道+→﹕HNH﹕﹕﹕HH＋

共用电子对全部由氮原子提供﹕HN﹕﹕﹕HH（三）配位键由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成共价键，这样的共价键称为配位键成键要求：一个原子提供孤对电子，另一个原子有空轨道，两者形成配位键配位键的表示方法：

（1）电子式（2）结构式箭头发自提供电子对的原子，指向接受电子对的原子在NH4+中，4个N－H键是完全相同的﹕HNH﹕﹕﹕HH+拓展：（1）H＋在水溶液中容易与H2O结合成为H3O＋，请分析H3O＋中的化学键（2）请分析H2SO4、H3PO4中化学键（3）请分析AlCl3中化学键

极性键单键双键叁键（1）按成键方式分（2）按共用电子对

有无偏移分（3）按两原子间的共用电子对的数目分2、一种特殊的共价键--配位键σ键：头碰头重叠π键：肩并肩重叠非极性键（1）定义：1、共价键的类型（3）配位键的存在：（2）配位键的成键条件：小结非极性键、极性键与配位键的比较共价键键型特点形成条件示例非极性键极性键配位键共用电子对不发生偏移共用电子对偏向一方原子共用电子对由一方提供相同非金属元素原子的电子配对成键不同元素原子的电子配对成键一方原子有孤电子对，另一方原子有价层空轨道H2HClNH4+五、共价键的键参数1、键长：两个成键原子的核间平均距离原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程度越大，两原子核的平均间距—键长

。越短2、键能在101KPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。如：在101kPa、298K条件下，1mol气态H2生成气态H原子的过程所吸收的能量为436kJ，则H－H键的键能为

。

共价键的键能用来衡量共价键牢固程度，共价键键能越大表示该共价键越

，即越

被破坏。436kJ·mol-1牢固不容易教科书P49

表3-5原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程度越大，两原子核的平均间距—键长越短，共价键的键能

。越大阅读1．N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实?从表3-5数据可知，N—H键、O—H键与H—F键的键能依次増大；意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。一般情况下，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。

2．通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响?思考化学反应的本质：

旧键的断裂和新键的生成吸收能量放出能量大于小于吸热反应放热反应吸收能量

放出能量吸收能量

放出能量问题解决已知H－H的键能436kJ/mol、Cl－Cl的键能

243kJ/mol、H－Cl的键能431kJ/mol。

请判断：H2＋Cl22HCl是放热反应还是吸热反应？反应热为多少？吸收的能量：放出的能量：即△H＝－183kJ/mol总结：△H＝反应物的总键能－生成物的总键能反应物总键能生成物总键能436+243=679(kJ/mol)2×431=

862(kJ/mol)故放出热量183kJ/mol教科书P50(2)△H=2×436kJ/mol+498kJ/mol-2×(2×463)kJ/mol=-482kJ/mol

(1)△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-2×(3×393)kJ/mol=-104kJ/mol2、根据卤化氢键能的数据解释卤化氢分子的稳定性

HF

HCl

HBr

HI1、根据表3-5中的数据，计算下列化学反应中的能量变化ΔH。(1)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)>>>3、键角在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角

。

104.5oV型

109o28΄正四面体型

107o18΄三角锥型

180o

直线型

金属键、离子键和共价键的比较化学键类型成键本质键的方向性和饱和性影响键的强弱的因素金属键离子键共价键静电作用共用电子对静电作用无无既有方向性又有饱和性金属元素的原子半径和单位体积内自由电子数目阴、阳离子的电荷数和核间距键长、成键电子数等教科书P51化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)lmol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ/mol):P-P:198、P-O:360、O=O:498，则反应P4(白磷)+3O2＝P4O6的反应热△H为()A．一1638kJ/molB．+1638kJ/molC．一126kkJ/molD．+126kJ/mol白磷P4O6A课堂练习

金刚石具有很高的熔、沸点和很大的硬度。你能结合金刚石晶体的结构示意图解释其中的原因吗？由于金刚石晶体中所有原子都是通过共价键结合的，而共价键的键能大，如C-C键的键能为348kJ·mol-1。所以金刚石晶体熔、沸点很高，硬度很大。教科书P50相邻

间通过

结合而成的具有

结构的晶体2、组成微粒：3、微粒间作用力：1、定义：共价键空间网状原子原子共价键五、原子晶体4、原子晶体的特点：①晶体中

单个分子存在；化学式只代表

。没有原子个数之比②熔、沸点

；硬度

；

溶于一般溶剂；

导电。很高很大难不(一)基本概念5、影响原子晶体熔沸点、硬度大小的因素：共价键的强弱键长的大小一般键长越小，键能越

，原子晶体的熔沸点越

，硬度越

。高大大(二)常见的原子晶体及其结构某些非金属单质：

金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)等某些非金属化合物：

碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体某些氧化物：

二氧化硅(SiO2)晶体、Al2O3晶体109º28´共价键金刚石(C)金刚石晶胞109º28´共价键金刚石晶胞正四面体金刚石的晶体结构模型最小环为六元环在金刚石晶胞中占有的碳原子数:8×1/8+6×1/2+4=8(1)在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有

个(2)在金刚石晶体中每个碳原子形成

共价键(3)在金刚石晶体中最小碳环由

碳原子来组成(4)每个碳原子为

个六元环所共用，每个C-C键为

个六元环所共用

(5)在金刚石晶体中碳原子个数与C－C共价键个数之比是

(6)在金刚石晶胞中占有的碳原子数

4个1:

26个48个6121、金刚石的晶体结构109º28´SiO共价键2、二氧化硅的晶体结构(1)在SiO2晶体中，每个硅原子与

个氧原子结合；每个氧原子与

个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是

。(2)在SiO2晶体中，每个硅原子形成

个共价键；每个氧原子形成

个共价键。(3)在SiO2

晶体中，最小环为

元环。21:24421:41:212(4)每个十二元环中平均含有硅原子

=6×1/12=1/2

硅原子个数与Si－O共价键个数之是

；氧原子个数与Si－O共价键个数之比是

。每个十二元环中平均含有Si－O键=12×1/6=2

2、二氧化硅的晶体结构3、石墨的晶体结构

石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子都与其他3个碳原子以共价键结合，形成平面的网状结构。在层与层之间，是以分子间作用力相结合的。由于同一层的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的熔点很高。但由于层与层之间的分子间作用力较弱，容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。(1)层状结构，最小碳环为平面正六边形，即为六元环(在同一平面上)。

(2)每个碳原子为

个六元环所共有，每个C-C键为

个六元环所共有。

(3)每个六元环中平均含有碳原子=6×1/3=2

每个六元环中平均含有C-C键=6×1/2=3

即碳原子数:C-C键键数=2:33、石墨的晶体结构32金刚石与石墨的比较比较内容金刚石石墨晶体形状晶体中的成键作用力最小碳环和个数碳原子成键数每个环中键的平均数与计算方法每个环中原子的平均数与计算方法正四面体空间网状正六边形平面层状共价键共价键与范德华力6个原子不同面6个原子同面436×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2仔细观察如下示意图后，回答下列问题：金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪个更高一些？1.55×10-10m1.42×10-10m教科书P511.晶体硅(Si)、金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据表3-6中数据分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。键长:C—C<C–Si<Si—Si键能：C—C>C–Si>Si—Si所以熔点、硬度:金刚石>SiC>Si

结构相似的原子晶体，成键的原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高,硬度越大。晶体类型离子晶体金属晶体原子晶体离子键金属键共价键原子少数很高或很低NaCl、CsCl微粒结合力熔沸点典型实例三种晶体的比较金刚石Cu、Al很高较高离子金属阳离子和自由电子解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越